遺傳信息通常沿著一條單行道傳播:寫在DNA中的基因是制造RNA分子的模板,然后將其翻譯成蛋白質。1970年,科學家發現一些病毒具有稱為逆轉錄酶的酶,可以將RNA轉錄成DNA。
現在,科學家們發現了一個更奇怪的轉折,逆轉錄酶的細菌版本讀取RNA作為模板,以制造寫在DNA中的全新基因。然后,這些基因被轉錄回RNA,當細菌被病毒感染時,RNA被翻譯成保護性蛋白質。相比之下,病毒逆轉錄酶不會產生新基因;它們只是將信息從RNA轉移到DNA。
相關研究發表在《Nature》上,文章標題為:“Bizarre bacteria defy textbooks by writing new genes”,
為了抵御外來入侵者(尤其是噬菌體)的感染,細菌的免疫系統在持續競爭中不斷進化。其中,防御相關逆轉錄酶(defense-associated reverse transcriptase,DRT)就是細菌用來靶向外來核酸的免疫系統。作為一類具有抗噬菌體功能的逆轉錄元件,除了將RNA逆轉錄生成DNA,通常情況下DRT還會編碼額外的蛋白質,它們可能在免疫應答時充當了效應器。
研究團隊猜想,逆轉錄生成的cDNA很可能在DRT2的免疫機制中發揮重要作用。為了驗證這個猜想,作者開發了一種系統分析逆轉錄酶cDNA產物的全新工具,并且選擇肺炎克雷伯菌(Klebsiella Pneumoniae)的DRT2系統進行分析。
結果,研究發現了新的的逆轉錄活性,逆轉錄生成的cDNA序列極長,并且包含了大量重復片段。而導致這一結果的,是逆轉錄酶的有趣行為。逆轉錄酶在發卡結構的RNA序列周圍像轉圈一樣重復催化,使得RNA序列被多次逆轉錄,形成了DNA序列中的重復片段。
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